DE302802C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JV! 302802 KLASSE 21g·. GRUPPE

Dr. HUGO' SEEMANN in WÜRZBURG.

Absorptionshärtemesser für Röntgenstrahlen. Patentiert im Deutschen Reiche vom 21. August 1915 ab.

Die bisher im Gebrauch befindlichen Röntgenstrahlehabsorptionshärtemesser, bei denen die Helligkeit zweier Felder eines fluoreszierenden Leuchtkörpers (Leuchtschirm) durch zwei zwischengeschaltete Absorptionskörper mit verschiedenen absorbierenden Eigenschaften auf Gleichheit eingestellt wird, gestatten ebenso wie bei den rein optischen Gleichheitsphotometern die genaueste Ablesung der Helligkeitsgleichheit dann, wenn die Vergleichsfelder vom Auge ohne Saum unmittelbar aneinander angrenzend gesehen werden. Diese Bedingung kann bei den bis heute bekannten Härtemessern der gekennzeichneten Art, die nicht mit Prismenoptik versehen sind, niemals in genügender Vollkommenheit erreicht werden, da die endliche Ausdehnung des Brennfleckes der Röntgenröhren, besonders der Therapieröhren, vor allem aber die Überstrahlung innerhalb des fluoreszierenden Körpers es nicht ermöglicht, vollkommen saumlose Schatten der absorbierenden Körper unmittelbar aneinander angrenzend auf dem Leuchtschirm zu entwerfen.

Der unter Schutz zu stellende Gedanke ist nun der, bei solchen Röntgenstrahlenhärtemessern, bei denen gleiche Helligkeit der Fluoreszenz von Leuchtschirmen abgelesen werden soll, Biprismen zu verwenden, die bewirken, daß dem beobachtenden Auge die Vergleichs-. felder saumlos unmittelbar aneinander anzugrenzen scheinen.

Ihre Verwendung in der speziellen Form der Fig. 6 ist bekannt bei einem in der deutschen Patentschrift 110866 Klasse 42 aus dem Jahre 1899 beschriebenen Röntgenstrahlenabsorptionshärtemesser, bei dem das Helligkeitsverhältnis zweier ungleich stark leuchtender Fluoreszenzschirme mittels des König-Martensschen Polarisationsphotometers, dessen Bestandteil das in Fig. 6 gezeichnete Biprisma ist, zahlenmäßig gemessen wird und aus dieser vieldeutigen Verhältniszahl eindeutige Schlüsse auf die spektrale Zusammensetzung — d. i. die Härte — der Strahlung gezogen werden sollen. Dieses Instrument hat daher mit der vorliegenden Erfindung nichts zu tun.

Im vorliegenden Falle soll unter Biprisma ganz allgemein jedes aus zwei Prismen derart zusammengesetzte System verstanden werden, daß die Komponenten, von denen das eine das Spiegelbild des anderen an einer Symmetriefläche ist, entweder mit den brechenden Kanten oder mit den Basen zusammenstoßen und zwar in der Weise, daß mindestens zwei der brechenden Flächen in einer scharfen Raumkante (Symmetriekante) zusammenstoßen, die in der Symmetriefläche liegt.

Unter Prisma ist im weitesten Sinne jeder zum Zwecke der Ablenkung von Strahlenbündeln durch Brechung konstruierte Glaskörper zu verstehen, dessen Hauptschnitt ein gradliniges oder krummliniges Dreieck ist, in dem eine Seite als Basis, die gegenüberliegende Ecke als brechender Winkel und die beiden andern Seiten als brechende Flächen aufzufassen sind. Es sind also auch Prismen mit zylindrischen oder kegelförmigen brechenden Flächen, endlich auch Linsensegmente als Komponenten von Biprismen anzusehen, insofern als für den vorliegenden Zweck nicht ihre axial oder zentral sammelnde oder zerstreuende Wirkung benutzt

wird, sondern nur die einseitige Ablenkung von oder zur Symmetriefläche. Der Lummer-Brodhunsche Photometerwürfel gehört demnach nicht unter den Patentanspruch, da er ausschließlich auf dem Prinzip der Totalreflexion beruht.

Das Biprisma ist in allen Fällen derart zwischen dem Auge und den Vergleichsfeldern angeordnet, daß seine Symmetriefläche zwischen

ίο den Vergleichsfeldern hindurch verläuft und die Symmetriekante parallel den Vergleichsfeldern. Geringe Abweichungen von dieser so definierten Anordnung ändern das Prinzip nicht. Ferner ist es gleichgültig, ob die Symmetriekante auf der dem Auge oder den Vergleichsfeldern zugewandten Seite des Biprismas liegt.

Es mögen zunächst einige bisher für Photometer noch nicht verwendete Typen von Biprismen beschrieben werden, die mit ihren brechenden Kanten zusammenstoßen. Sie könnten Konkavbiprismen genannt werden. In Fig. ι ist ESGJH der Hauptschnitt eines geraden Konkavbiprismas mit den ebenen brechenden Flächen ES, GS, HJ. A ist der Ort des Auges. f_t und f_% sind in allen Figuren die fluoreszierenden Vergleichsfelder des Röntgenhärtemessers, die hier beispielsweise in einer Ebene liegen mögen. Die absorbierenden Körper des Härtemessers sind unterhalb /"j und f₂ zu denken, die Röntgenröhre so angeordnet, daß der Röntgenschatten der absorbierenden Körper auf f_x und f₂ fällt. Durch A und S läuft die in diesem Falle ebene Symmetriefläche senkrecht zur Zeichenebene.

Es können nun von allen Punkten von f_x durch die Fläche ES und desgleichen von f_i durch die Fläche GS Strahlen nach A gelangen mit Ausnahme der zwischen C und D gelegenen Punkte, oder umgekehrt, der ganze zwischen den Strahlen CS und DS gelegene Raum ist von A aus nicht sichtbar. In der Symmetriekante S scheinen daher die Punkte C und D vereinigt, d. h. die Fläche f_x grenzt für den Beobachter in A mit ihrer scheinbaren Kante C an die scheinbare Kante D der Fläche f₂ unmittelbar an.

Strahlen, die von irgendeinem zwischen C und D gelegenen Punkte B kommen, treffen den Punkt A nicht. ■ Der Strahl BS nimmt den Verlauf der punktierten Linien von S aus. Der Strahl BK und alle, die noch weiter nach G zu laufen, werden in K total reflektiert und treten durch die Basis GJ aus.

Der Abstand CD wird um so größer, je mehr sich der brechende Winkel der Biprismenkomponenten 90° nähert und um so kleiner, je mehr er sich o° nähert. Da der Raum zwischen den Strahlen CS und DS optisch nicht mitwirkt, so kann er mit beliebigem, optisch nicht aktivem Material ausgefüllt werden. Daraus ergibt sich, daß man dieses Konkavbiprisma auch aus zwei Prismen zusammensetzen kann, die nur in der Kante S genau zusammenstoßen.

Eine besonders einfache Ausführung dieses zusammengesetzten Biprismas ist in Fig. 2 wiedergegeben. Die Neigung der Prismen gegeneinander kann beliebig sein.

Fig. 3 zeigt, daß auch zwei. verkittete oder auch ohne Kitt zusammengepaßte planparallele Platten einen Raum entstehen lassen, der von A aus nicht gesehen werden kann. Er ist um so breiter, .je steiler die Platten gegeneinander geneigt sind und je dicker sie sind.

Fig. 4 zeigt den Hauptschnitt eines Biprismas aus Zylinder oder Kugellinsensegmenten. Letzteres hat eine kreisförmige Symmetriekante.

Fig. 5 stellt den Hauptschnitt eines aus mehreren solchen Zylindern oder Kugellinsen zusammengesetzten Systems dar. Letztere können schachbrettartig zu ganzen Feldern vereinigt werden für entsprechende Vergleichsfelderfiguren.

Nunmehr mögen einige Formen derjenigen Biprismengruppe beschrieben werden, die man im Gegensatz zu den oben dargestellten als Konvexbiprismen bezeichnen könnte. Der in Fig. 6 wiedergegebene Typ ist der, den man gewöhnlich allein als Biprisma bezeichnet. Wie ohne weiteres ersichtlich, kreuzen sich hier die Strahlenbündel, so daß die äußeren Randgebiete von f₁ und f₂ in s zusammenzufallen scheinen. Die Felder werden wie durch Parallelverschiebung vertauscht.

Fig. 7 stellt eine Verdoppelung von Fig. 6 dar mit rhombischem Hauptschnitt. Mit quadratischem Hauptschnitt, also als Würfel, leistet sie dieselben Dienste.

Die Symmetrieflächen aller bisher beschriebenen Biprismen sind Ebenen. Es möge in Fig. 8 und 9 noch je eine Ausführung mit zylindrischer und kegelförmiger Symmetriefläche dargestellt werden. Es sind Ringprismen. Fig. 8 zeigt zwei doppelt gekrümmte und eine ebene brechende Fläche, Fig. 9 zwei gerade kegelförmige und eine kugelförmige. Die Form 8 ist im Hauptschnitt und in der Aufsicht dargestellt. F ist die Spur des Symmetriezylinders. In Fig. 9 ist M die Spur des Symmetriezylinders. f-L und f₂ müssen für beide Ausführungen konzentrische Ringe sein, bei 9 am besten konzentrische Kegelringe, symmetrisch zum Kegel M.

Die brechenden Eigenschaften des Biprismas müssen also allgemein gesprochen die sein, daß j sie ein vom Punkte A ausgehendes Strahlenbündel an der Symmetriekante in zwei Teile spalten, die sich nach Passieren des Biprismas entweder nicht mehr oder doch mindestens innerhalb einer noch so kleinen Zone nicht

vereinigen oder sich nach Passieren der Symmetriekante vollständig kreuzen.

Aus den Figuren, insbesondere Fig. i, 3, 4, 6, ist ersichtlich, daß die fluoreszierenden Felder f _t und f_% erheblich größer sein können als die zum Auge gelangenden Strahlenbündel und beliebig weit voneinander getrennt liegen können. Man kann sie daher samt den zugehörigen absorbierenden Körpern so groß wählen, daß die Schatten der absorbierenden Körper auf f_x und /"₂ auch bei sehr schief auffallenden Röntgenstrahlen noch reichlich über die Grenze der ins Auge gelangenden Bündel hinausreichen. Es ist also nicht nötig, einen mit Biprismenoptik ausgestatteten Härtemesser in einer ganz bestimmten Neigung zu dem einfallenden Röntgenbündel zu halten, wie es bei den bisher bekannten gewöhnlichen Härtemessern mit angrenzenden Vergleichsfeldern unbedingt notwendig ist. Dieser Vorzug ist neben der vollkommenen Randschärfe praktisch der wichtigste.

Der Vorteil der Biprismenoptik etwa gegenüber der Verwendung des Lummer-Brodhunsehen Photometerwürfeis ist erstens der, daß sämtliche Biprismen geradsichtig sind, was für die Gleichheit der Helligkeit wesentlich ist, ferner auch für die Bequemlichkeit der Handhabung des Härtemessers. Der Lummer-Brodhunsche Würfel hat dagegen prinzipiell einen unsymmetrischen Strahlengang. Zweitens kann ein Biprisma ohne Linsenoptik leicht und billig für mehrere nebeneinanderliegende ausgedehnte Vergleichsfelder benutzt werden, wodurch die Vergleichsgenauigkeit steigt. Drittens können sie leicht und billig in Gruppen kombiniert werden, wie z. B. in Fig. 5.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Absorptionshärtemesser für Röntgenstrahlen, bei welchem auf gleiche Helligkeit zweier fluoreszierender Felder eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur genaueren Ablesung der Helligkeitsgleichheit eine symmetrische Biprismenoptik vorgesehen ist, vermöge welcher dem beobachtenden Auge Flächenstücke aus dem Innern der Vergleichsfelder in der Symmetriekante des Biprismas ohne Saum aneinander zu stoßen scheinen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.